[发明专利]高锂离子导通正极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高锂离子导通正极片及其制备方法，正极片包括集流体和涂敷于集流体上的正极层，其特征在于：所述正极层包括大颗粒锰酸锂、小颗粒单晶正极材料、快离子导体、有机聚合物、导电剂和粘结剂，所述大颗粒锰酸锂为二次颗粒锰酸锂，D50为10～30μm；所述小颗粒单晶正极材料为单晶锰酸锂或单晶镍钴锰酸锂，D50为1～5μm；所述快离子导体为磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧中的一种；所述大颗粒锰酸锂和所述小颗粒单晶正极材料的质量比为(2～10)∶1。材料干法混合后，先制成膏状，再制成浆料，最后形成正极涂层。本发明构造了正极片的锂离子传输三维网络，降低了锰酸锂的极化和锰溶解，提升了循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种用于锂离子电池的正极极片，以及正极片的制备方法。

背景技术

锰酸锂正极材料具有资源丰富、成本低、电压高、倍率性能好等优点，但其在放电末期生成较多Mn³⁺，容易发生Jahn-Teller效应，三价Mn歧化生成可溶解的二价Mn，导致结构遭到破坏，因此锰酸锂作为锂离子电池正极材料时电池循环性能较差。同时锰酸锂的压实较低、影响活性物质的含量，也降低了正极材料之间的接触，加大了极化，进一步促进了锰离子的溶解，损害了循环性能。

通过大小颗粒复配的方法可以改善锰酸锂的压实。公开号为CN103794751A的中国发明专利公开了一种锰酸锂基锂离子电池正极材料的制备方法，采用将不同粒径的改性锰酸锂混合，再经过表面修饰制得锰酸锂成品。该方法提高了锰酸锂材料的体积容量和结构稳定性，提高了材料的循环性能和高温性能，但需要多步的烧结和混合，能耗高、产品一致性难以控制，难以工业化生产。公开号为CN106532033A的中国发明专利申请公开了一种混合锰酸锂材料的制备方法，通过分别制备大小颗粒的锰酸锂材料，再混合制得高压实、高倍率的锰酸锂材料。该方法虽然改善了锰酸锂的压实，但改进效果有限，对于关键的循环性能指标没有表述，并没有解决锰酸锂的痛点问题。公开号为CN109244450A的中国发明专利申请公开了一种用于混掺三元材料的高压实高容量型锰酸锂复合正极材料的制备方法，通过先制备两种锰酸锂正极材料，小颗粒、窄粒径分布，以及大颗粒、宽粒径分布的锰酸锂材料，按一定的比例混掺，提升了锰酸锂材料的克容量、压实密度。但该方法中较多的窄粒径小颗粒锰酸锂容易过充放，加快锰溶解的速度，不利于电池长期使用。

上述技术方案中，虽然通过大小颗粒的复配改善了正极材料的压实性能，但存在上述技术问题和成本问题。因此，需要对使用锰酸锂材料的正极片进行改善，并提供新的制备方法，以获得性能优异、成本低廉、易于规模化生产的锂离子电池正极片。

同时，制备的正极片柔韧性能较差，在装配过程中容易发生掉粉现象，这也影响了制备的电池的性能。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种高锂离子导通正极片，在提升正极材料的压实性能的同时，便于锂离子传输，提升锰酸锂电池的性能，同时增强极片的柔韧性，减少极片掉粉。本发明的另一发明目的是提供这种正极片的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种高锂离子导通正极片，包括集流体和涂敷于集流体上的正极层，所述正极层包括大颗粒锰酸锂、小颗粒单晶正极材料、快离子导体、有机聚合物、导电剂和粘结剂，所述大颗粒锰酸锂为二次颗粒锰酸锂，D50为10～30μm；所述小颗粒单晶正极材料为单晶锰酸锂或单晶镍钴锰酸锂，D50为1～5μm；所述快离子导体为磷酸钛铝锂（LATP）、钛酸镧锂（LLTO）、锂镧锆氧（LLZO）中的一种；所述有机聚合物为聚氧化乙烯（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚碳酸丙烯酯（PPC）中的一种；所述大颗粒锰酸锂和所述小颗粒单晶正极材料的质量比为(2～10)∶1。